專利名稱：膠原蛋白-g-聚合物/Ag多孔納米抗菌薄膜材料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種膠原蛋白-g-聚合物/Ag多孔納米抗菌薄膜材料及制備方法，屬于材料制備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
具有有序孔結(jié)構(gòu)的薄膜在組織材料、藥物傳輸和醫(yī)療器械等方面具有廣泛應(yīng)用。目前孔材料主要的制備技術(shù)是以水、高分子乳液顆粒、表面活性劑、嵌段共聚物等為模板的方法，顆粒之間的空隙空間被固化的液體所填充，祛除模板后，得到多孔材料。然而，在傳統(tǒng)自由基聚合中，由于單體反應(yīng)活性的不同，副反應(yīng)如單體均聚合不可避免發(fā)生。通常，副產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和數(shù)量可以通過調(diào)節(jié)聚合工藝來進(jìn)行控制。因此，利用自由基聚合的方法，通過去除副產(chǎn)物模板來制備具有優(yōu)良性能的高分子孔薄膜材料，將開拓自由基聚合方法的新研究領(lǐng)域。本發(fā)明介紹了一種簡單新穎的方法，以傳統(tǒng)的自由基共聚合過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物即均聚物為模板制備聚合物納米孔材料。許多天然和合成高分子材料已經(jīng)成功地應(yīng)用于制備多孔的生物材料。常用的天然高分子材料包括殼聚糖、纖維素、海藻酸鈉和膠原蛋白等。其中，膠原蛋白具有良好的自組裝、無毒特性，是一種可生物降解的非免疫原材料、廣泛用于組織工程材料。由于生物材料要長期暴露于人體體液環(huán)境中，要求生物材料不僅具有理想的生物相容性和長期穩(wěn)定性，而且要求必須具有一定的抗菌功能。而膠原蛋白在水中溶解能力和機(jī)械特性是影響其使用的關(guān)鍵因素，依據(jù)各類膠原蛋白的不同特點(diǎn)，通過接枝改型賦予膠原蛋白的兩性結(jié)構(gòu)是改善膠原蛋白結(jié)構(gòu)的常用方法。銀納米顆粒是一生物相容性的金屬材料而廣泛用作抗菌劑，本發(fā)明制備的多孔銀納米顆粒雜化改性膠原蛋白抗菌薄膜材料，該材料具有良好的生物相容性和抗菌性將被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種多孔的膠原蛋白-g_聚合物/Ag多孔薄膜材料。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種多孔的膠原蛋白-g_聚合物/Ag多孔薄膜材料的制備方法。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的⑴的技術(shù)解決方案為一種多孔的膠原蛋白-g_聚合物/Ag多孔薄膜材料，所述的多孔的膠原蛋白-g_聚合物/Ag多孔薄膜材料中單體與膠原蛋白的質(zhì)量比為O. 05 1，所述的單體是苯乙烯、醋酸乙烯酯、氯乙烯、丙烯酸甲酯類中一種，膠原蛋白接枝率為4 42%，Ag納米顆粒在膠原蛋白溶液中的質(zhì)量濃度為15 30 mg/g，Ag納米顆粒的尺寸為3 6 nm,多孔薄膜材料的孔徑為3 10 nm。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的⑵的技術(shù)解決方案為一種多孔的膠原蛋白-g_聚合物/Ag多孔薄膜材料的制備方法，所述方法包括以下具體步驟
步驟I、將膠原蛋白溶解于4(T60°C熱水中；步驟2、向步驟I中加入烯烴類單體，恒溫下通N2 ；
步驟3、向步驟2混合溶液中加入自由基引發(fā)劑，引發(fā)劑的量為烯烴類單體質(zhì)量的O.1%-1% ；
步驟4、向步驟3混合溶液中加入硝酸銀溶液，硝酸銀與膠原蛋白的質(zhì)量比為O. OOl
O.01 ；
步驟5、向步驟4溶液中加入還原劑；
步驟6、冷卻至室溫，將其在載玻片上擴(kuò)散、固化成膜；
步驟7、用熱水除去薄膜中未反應(yīng)的膠原蛋白和殘留的引發(fā)劑；
步驟8、用選擇性溶劑刻蝕副產(chǎn)物微球后，即得到多孔膠原蛋白-g_聚合物/Ag抗菌薄 膜材料。步驟I中所述的膠原蛋白溶液濃度為O. I w t 0A 4 w t %。步驟2中所述的單體選自苯乙烯、醋酸乙烯酯、氯乙烯、丙烯酸酯類中一種，單體與膠原蛋白質(zhì)量比O. 05 I。步驟3中所述的自由基引發(fā)劑選自過硫酸鉀、過氧化氫或二羥基二過碘酸合銅鉀中的一種，所述的反應(yīng)溫度為60 100°C，反應(yīng)時(shí)間為O. 5 3h。步驟5所述的還原劑選自硼氫化鈉、硼氫化鉀、水合肼或乙二胺中的一種。步驟8所述的選擇性溶劑為丙酮或氯仿。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)⑴介紹了一種簡單新穎的方法，以傳統(tǒng)的自由基共聚合過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物即均聚物為模板制備聚合物納米孔材料，即選擇單體和膠原蛋白共聚合反應(yīng)中產(chǎn)生的副產(chǎn)物顆粒(均聚物)作為模板來制備多孔的薄膜材料的新工藝，開拓自由基聚合方法的新研究領(lǐng)域；⑵制備的有序孔結(jié)構(gòu)的膠原蛋白-g_聚合物/Ag薄膜材料具有良好潤濕性能，開拓了膠原蛋白的新應(yīng)用領(lǐng)域；⑶充分利用膠原蛋白與無機(jī)納米材料的自組裝特性制備功能化膠原蛋白-g_聚合物/Ag雜化多孔薄膜材料，對(duì)革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌均具有明顯殺菌的效果，并具有長效性。


圖I是本發(fā)明實(shí)施例3膠原蛋白-g-聚合物/Ag多孔納米抗菌薄膜材料的FR-SEM照片。圖2是各實(shí)施例中單體與膠原蛋白的質(zhì)量比與膠原蛋白-g-聚合物/Ag潤濕性能關(guān)系圖。圖3是本發(fā)明所述膠原蛋白-g_聚合物/Ag多孔材料的制備流程圖。
具體實(shí)施例方式各實(shí)施例制備流程如圖3所示。實(shí)施例I :
步驟I、將4g膠原蛋白(市售)溶解于96 mL 4(T60°C熱水中；
步驟2、向步驟I中加入O. 2g苯乙烯單體,恒溫下通N2 ；
步驟3、向步驟2混合溶液中加入O. 002g過硫酸鉀引發(fā)劑，60°C反應(yīng)3h;
步驟4、向步驟3混合溶液中加入4mL的lg/L硝酸銀溶液，步驟5、向步驟4溶液中加入硼氫化鈉還原劑；
步驟6、冷卻至室溫，將其在載玻片上擴(kuò)散、固化成膜；
步驟7、用熱水除去薄膜中未反應(yīng)的膠原蛋白和殘留的過硫酸鉀引發(fā)劑；
步驟8、將步驟7得到薄膜置于索氏提取器中，用丙酮溶劑刻蝕副產(chǎn)物聚苯乙烯微球后，即得到多孔膠原蛋白-g_聚合物/Ag抗菌薄膜材料，膠原蛋白接枝率為4%，潤濕角為76°, Ag納米顆粒的尺寸為3 6 nm。實(shí)施例2:
步驟I、將Ig膠原蛋白溶解于99 mL 4(T60°C熱水中；
步驟2、向步驟I中加入Ig醋酸乙烯酯單體，恒溫下通N2 ；
步驟3、向步驟2混合溶液中加入O. Olg過氧化氫溶液(50%)作為引發(fā)劑，80°C反應(yīng)Ih ； 步驟4、向步驟3混合溶液中加入5mL的lg/L硝酸銀溶液；
步驟5、向步驟4溶液中加入硼氫化鉀還原劑；
步驟6、冷卻至室溫，將其在載玻片上擴(kuò)散、固化成膜；
步驟7、用熱水除去薄膜中未反應(yīng)的膠原蛋白；
步驟8、將步驟7得到薄膜置于索氏提取器中，用丙酮溶劑刻蝕副產(chǎn)物聚醋酸乙烯酯微球后，即得到多孔膠原蛋白-g_聚合物/Ag抗菌薄膜材料，膠原蛋白接枝率為42%，潤濕角為88°, Ag納米顆粒的尺寸為3 6 nm。實(shí)施例3
步驟I、將Ig膠原蛋白溶解于99mL 4(T60°C熱水中；
步驟2、向步驟I中加入O. 2g氯乙烯單體,恒溫下通N2 ；
步驟3、向步驟2混合溶液中加入O. OOlg 二羥基二過碘酸合銅鉀作為引發(fā)劑，IOO0C反應(yīng)Ih ；
步驟4、向步驟3混合溶液中加入ImL的lg/L硝酸銀溶液；
步驟5、向步驟4溶液中加入水合肼還原劑；
步驟6、冷卻至室溫，將其在載玻片上擴(kuò)散、固化成膜；
步驟7、用熱水除去薄膜中未反應(yīng)的膠原蛋白和二羥基二過碘酸合銅鉀引發(fā)劑；
步驟8、將步驟7得到薄膜置于索氏提取器中，用氯仿溶劑刻蝕副產(chǎn)物聚氯乙烯微球后，即得到多孔膠原蛋白-g_聚合物/Ag抗菌薄膜材料，膠原蛋白接枝率為15%，潤濕角為82°，Ag納米顆粒的尺寸為3 6 nm，其FR-SEM照片如圖I所示。實(shí)施例4:
步驟I、將O. Ig膠原蛋白溶解于100 mL 4(T60°C熱水中；
步驟2、向步驟I中加入O. 05g苯乙烯單體,恒溫下通N2 ；
步驟3、向步驟2混合溶液中加入O. 0005g過硫酸鉀(ImL O. 05%過硫酸鉀溶液)作為引發(fā)劑，IOOt5C反應(yīng)O. 5h;
步驟4、向步驟3混合溶液中加入ImL的lg/L硝酸銀溶液；
步驟5、向步驟4溶液中加入乙二胺還原劑；
步驟6、冷卻至室溫，將其在載玻片上擴(kuò)散、固化成膜；
步驟7、用熱水除去薄膜中未反應(yīng)的膠原蛋白和過硫酸鉀引發(fā)劑；
步驟8、將步驟7得到薄膜置于索氏提取器中，用丙酮溶劑刻蝕副產(chǎn)物聚氯乙烯微球后，即得到多孔膠原蛋白-g_聚合物/Ag抗菌薄膜材料，膠原蛋白接枝率為40%，潤濕角為85°, Ag納米顆粒的尺寸為3 6 nm。實(shí)施例5
步驟I、將2g膠原蛋白溶解于98 mL 4(T60°C熱水中；
步驟2、向步驟I中加入O. 6g丙烯酸甲酯單體，恒溫下通N2 ；
步驟3、向步驟2混合溶液中加入O. 003g過硫酸鉀作為引發(fā)劑，70°C反應(yīng)2h ；
步驟4、向步驟3混合溶液中加入3mL的lg/L硝酸銀溶液；
步驟5、向步驟4溶液中加入乙二胺還原劑；
步驟6、冷卻至室溫，將其在載玻片上擴(kuò)散、固化成膜；
步驟7、用熱水除去薄膜中未反應(yīng)的膠原蛋白和過硫酸鉀引發(fā)劑；
步驟8、將步驟7得到薄膜置于索氏提取器中，用丙酮溶劑刻蝕副產(chǎn)物聚丙烯酸甲酯微球后，即得到多孔膠原蛋白-g_聚合物/Ag抗菌薄膜材料，膠原蛋白接枝率為26%，潤濕角為83。，Ag納米顆粒的尺寸為3飛nm。實(shí)施例1-5中膠原蛋白-g_聚合物/Ag多孔納米抗菌薄膜材料在不同時(shí)間段的抑菌效率的平均數(shù)值，其結(jié)果如表I所示。表I表明本發(fā)明所述抗菌薄膜材料對(duì)革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌均具有明顯殺菌的效果，并具有長效性。表I本發(fā)明所述抗菌薄膜材料在不同時(shí)間段的抑菌效率的平均數(shù)值
權(quán)利要求
1.一種膠原蛋白-g-聚合物/Ag多孔納米抗菌薄膜材料，其特征在于所述的多孔薄膜材料中單體與膠原蛋白的質(zhì)量比為O. 05^1, Ag納米顆粒在膠原蛋白溶液中的質(zhì)量濃度為15^30 mg/g,所述的單體選自苯乙烯、醋酸乙烯酯、氯乙烯或丙烯酸甲酯中的一種。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的膠原蛋白-g_聚合物/Ag多孔納米抗菌薄膜材料，其特征在于所述的Ag納米顆粒的尺寸為:Γ6 nm，所述的多孔薄膜材料的孔徑為:TlO nm，所述的膠原蛋白接枝率為4 42%。
3.—種膠原蛋白-g_聚合物/Ag多孔納米抗菌薄膜材料的制備方法，其特征在于所述方法包括以下具體步驟 步驟I、將膠原蛋白溶解于4(T60°C熱水中； 步驟2、向步驟I中加入烯烴類單體，恒溫下通N2 ； 步驟3、向步驟2混合溶液中加入自由基引發(fā)劑，引發(fā)劑的量為烯烴類單體質(zhì)量的O.1%-1% ； 步驟4、向步驟3混合溶液中加入硝酸銀溶液，硝酸銀與膠原蛋白的質(zhì)量比為O. 001 O. 01 ； 步驟5、向步驟4溶液中加入還原劑； 步驟6、冷卻至室溫，將其在載玻片上擴(kuò)散、固化成膜； 步驟7、用熱水除去薄膜中未反應(yīng)的膠原蛋白和殘留的引發(fā)劑； 步驟8、用選擇性溶劑刻蝕副產(chǎn)物微球后，即得到多孔膠原蛋白-g_聚合物/Ag抗菌薄膜材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的膠原蛋白-g_聚合物/Ag多孔納米抗菌薄膜材料的制備方法，其特征在于步驟I中所述的膠原蛋白溶液濃度為O. I w t 0A 4 w t %。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的膠原蛋白-g_聚合物/Ag多孔納米抗菌薄膜材料的制備方法，其特征在于步驟2中所述的單體選自苯乙烯、醋酸乙烯酯、氯乙烯、丙烯酸酯類中的一種，所述的單體與膠原蛋白質(zhì)量比O. 05 I。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的膠原蛋白-g_聚合物/Ag多孔納米抗菌薄膜材料的制備方法，其特征在于步驟3中所述的自由基引發(fā)劑選自過硫酸鉀、過氧化氫或二羥基二過碘酸合銅鉀中的一種，所述的反應(yīng)溫度為60 100°C，反應(yīng)時(shí)間為O. 5 3h。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的膠原蛋白-g_聚合物/Ag多孔納米抗菌薄膜材料的制備方法，其特征在于步驟5中所述的還原劑選自硼氫化鈉、硼氫化鉀、水合肼或乙二胺中一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的膠原蛋白-g_聚合物/Ag多孔納米抗菌薄膜材料的制備方法，其特征在于步驟8中所述的選擇性溶劑為丙酮或氯仿。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的膠原蛋白-g_聚合物/Ag多孔納米抗菌薄膜材料的制備方法，其特征在于步驟8中所述的多孔薄膜材料的孔徑為:TlO nm，所述的Ag納米顆粒的尺寸為:Γ6 nm，所述的膠原蛋白接枝率為4 42%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種膠原蛋白-g-聚合物/Ag多孔納米抗菌薄膜材料及制備方法。該多孔薄膜材料中單體與膠原蛋白的質(zhì)量比為0.05~1，Ag納米顆粒在膠原蛋白溶液中的質(zhì)量濃度為15~30mg/g，單體選自苯乙烯、醋酸乙烯酯、氯乙烯或丙烯酸甲酯中的一種；Ag納米顆粒的尺寸為3~6nm，多孔薄膜材料的孔徑為3~10nm，膠原蛋白接枝率為4~42％。該方法通過改變單體的數(shù)量和加入與膠原蛋白配伍性能好的表面活性劑來調(diào)控薄膜的孔尺寸大小、均勻性等品質(zhì)參數(shù)。該材料兼具有天然和合成高分子材料的優(yōu)點(diǎn)，在生物材料領(lǐng)域有一定的推廣價(jià)值。
文檔編號(hào)C08F218/08GK102936390SQ20121044076
公開日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2012年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月6日
發(fā)明者劉穎, 劉孝恒, 姚霞喜, 汪信, 楊緒杰, 陸路德 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)